SrTiO3 上の LaTiO3 の層ごとの成長の可視化

複合酸化物として知られる材料の原子積層シーケンスは、材料特性にとって重要な場合があります。たとえば、酸化物 YBa₂ Cu₃ O₇ 超伝導のみ 積層順序が正確に Y-CuO₂ の場合 -BaO- CuO-BaO-CuO₂ .これをテストするには、分子線エピタキシー (MBE) と呼ばれる技術を使用して、同じ組成で層の順序が異なる酸化膜を成長させます。スプレー塗装ですが、原子レベルです)。

近年、このような成長技術は、酸化物界面に存在するエキゾチックな特性の発見の鍵となっています。たとえば、SrTiO₃ は絶縁体で、LaTiO₃ は絶縁体ですが、それらの間の界面は金属であることがわかりました。

高品質の膜を成長させるには、高品質の基板と TiO₂ から始めなければなりません。 -終端 SrTiO₃ は、酸化物薄膜の堆積に使用される標準的な結晶基板です。

ここで最近議論されたように、SrTiO₃ は、このような高品質で大型サイズを製造できる数少ない酸化物結晶の 1 つです。そして、TiO₂ だけで表面を生成する能力 組成 (SrO ではなく) は、その上に成長する層のシーケンスを制御できることを意味します。

アルゴンヌ国立研究所の研究者が行った研究では、シンクロトロン X 線を使用して、LaTiO₃ の層ごとの成長を可視化しました。 MBEによってSrTiO3で起こります。 「X 線ビジョン」の助けを借りて、彼らは MBE 堆積が上記の「原子スプレー塗装」シナリオほど単純ではないことを確認できました。まず、SrTiO₃ の上部 クリスタルは 2 を展示 TiO₂ の層 1つではなく。さらに、LaO-TiO の順序で成長した場合でも、同じ膜構造が得られます。 または TiO₂ -ラオ。最初のケースでは、LaO 層が TiO₂ と場所を交換します。 そのすぐ下のレイヤー。 2 番目のケースでは、LaO 層が 2 を掘り進んでいます。 TiO₂ レイヤーを重ねて好みの位置を見つけます。

これは、MBE を使用して目的の積層シーケンスを達成する場合でも、原子の再分布を必ず考慮する必要があることを意味します。合成技術がどれほど洗練されていても、材料には原子層を積層する方法に関する独自のアイデアがあります。さらに、この調査では、in situ を使用することの重要性が示されています。 材料調査のためのシンクロトロン技術。この作業が行われたアルゴンヌ国立研究所の Advanced Photon Source は、世界で 4 つしかない第 3 世代の硬 X 線源の 1 つであり、間もなく大幅なアップグレードが行われ、世界で最も明るい硬 X 線源になります。 . 現場 このような実験は、アップグレードによって多大な恩恵を受け、時間分解能が向上し、より幅広い材料の研究が可能になります。

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